CN114537549B - 一种用于超声探伤的爬壁车及超声探伤方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于超声探伤的爬壁车及超声探伤方法，属于超声探伤技术领域，所述用于超声探伤的爬壁车，包括爬壁车车体、动力模块、吸附模块、检测模块和控制系统，所述吸附模块包括前吸附组和后吸附组；所述前吸附组包括前气道、前气道压力翼、涵道风扇上盖二、涵道风扇外壳二和风扇叶二；本发明所述吸附模块利用风扇叶在爬壁车车体下方产生负压从而使爬壁车可以在壁面上移动，对物体表面要求度低使爬壁车，爬壁车整体结构简单，适用范围广，且操作方式简单，可解放劳动力，对待测物体实现高效率的超声探伤；解决了现有检测效率低、范围小、成本过高且真空吸附对表面平整度要求过高等问题。

Description

一种用于超声探伤的爬壁车及超声探伤方法

技术领域

本发明涉及超声探伤技术领域，具体是一种用于超声探伤的爬壁车及超声探伤方法。

背景技术

钢材、桥梁、大型储存罐以及其他一些器材为保障安全，需定期对内部缺陷进行探伤检测，防止出现安全事故或造成财产损失。超声探伤是现代工业许多领域中保证产品质量与性能、稳定生产工艺的重要手段，超声探伤可以在对被测物体不产生损害和影响的情况下检测其内部是否存在缺陷，并且检测出缺陷所在的位置以及缺陷的种类。

现有的超声探伤技术普遍依赖人力劳动和行业专家，即便市面上有的自动化超声探检测装置也普遍存在价格昂贵、检测环境和检测工件种类要求较高、适应性弱等问题，且对非平整工件或壁体检测的自动化装置甚少，目前已知的对墙壁无损检测技术大致可以分为以下3类：依托人力超声检测检测、履带式真空吸附超声检测装置和仿生足式超声检测机器人，但依托人力无损检测效率低、范围小、人力耗费巨大同时检测人员存在一定的安全问题，履带式真空吸附超声检测装置吸附电机过多、成本过高且真空吸附对表面平整度要求过高，仿生足式无损检测机器人负载能力较弱、速度慢且控制难度高，依托人力超声检测检测、履带式真空吸附超声检测装置和仿生足式超声检测机器人三种对墙壁超声检测技术均存在着或多或少的缺点，而随着科技的进步和发展，人们对物体壁面超声检测技术和装置的要求也越来越高，因此提供一种结构简单，成本低，且适用范围广的爬壁超声探伤装置是目前亟待解决的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于超声探伤的爬壁车及超声探伤方法，以解决上述背景技术中提出的问题，使超声探伤爬壁车结构简单，吸附效果更加明显，更易在壁面上吸附，检测稳定，能耗低，且适用范围广。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种用于超声探伤的爬壁车，包括爬壁车车体、动力模块、吸附模块、检测模块和控制系统，所述吸附模块包括前吸附组和后吸附组；

所述前吸附组包括前气道、前气道压力翼、涵道风扇上盖二、涵道风扇外壳二和风扇叶二，所述前气道压力翼固定于前气道的上气道口但未超出气道口，所述前气道下气道口与涵道风扇外壳二上端外圈口连接，所述涵道风扇上盖二与涵道风扇外壳二上端内圈口连接，所述风扇叶二位于涵道风扇外壳二内部，且与涵道风扇外壳二内部设有的电机连接，所述涵道风扇外壳二与所述爬壁车车体连接。

作为本发明进一步的方案：所述后吸附组包括后气道、后气道压力翼、涵道风扇上盖一、涵道风扇外壳一和风扇叶一，所述后气道压力翼固定于后气道的上气道口但未超出气道口，所述后气道下气道口与涵道风扇外壳一上端外圈口连接，所述涵道风扇上盖一与涵道风扇外壳一内圈口连接，所述风扇叶一位于涵道风扇外壳一内部，且与涵道风扇外壳一内部设有的电机连接，所述涵道风扇外壳一与所述爬壁车车体连接。

作为本发明进一步的方案：所述爬壁车车体包括车壳、车体上底板、车体下底板、车体支撑柱及检测模块滑轨，所述车体上底板与车体下底板通过车体支撑柱连接在一起，所述检测模块滑轨固定于车体下底板上，所述涵道风扇外壳二位于车前端固定在车体上底板和车体下底板之间，所述涵道风扇外壳一位于车后端固定在车体上底板和车体下底板之间。

作为本发明进一步的方案：所述动力模块包括马达、动力输出齿轮、前轮传动轴、中间传动齿轴、后轮传动轴、转向器、万向轴、轮轴固定块一、轮轴固定块二、前轮和后轮，所述马达上端面固定于车体上底板下方，所述马达与动力输出齿轮连接，所述动力输出齿轮与前轮传动轴连接，所述前轮传动轴与所述中间传动齿轴连接，所述中间传动齿轴与后轮传动轴连接，所述前轮直接固定连接于前轮传动轴，所述前轮传动轴通过轮轴固定块一固定于车体下底板上方，所述后轮通过转向器和万向轴连接于后轮传动轴，所述后轮传动轴通过轮轴固定块二固定于车体下底板上方。

作为本发明进一步的方案：所述检测模块包括视觉传感器、惯性传感器、超声检测探头、竖向滑动轴和横向滑块，所述视觉传感器固定于车壳前端，所述惯性传感器固定在车体上底板上面，所述超声检测探头与竖向滑动轴下端通过转轴连接，所述竖向滑动轴连接在横向滑块中间设有的竖向滑道中，所述横向滑块通过滑块卡槽与检测模块滑轨连接。

作为本发明进一步的方案：所述控制系统包括单片微控制器和电源，所述单片微控制器和电源固定于车体上底板上面。

基于上述用于超声探伤的爬壁车的超声探伤方法，包括以下步骤：

第一步，工作人员通过区域扫描装置扫描待测物体，将待测物体空间位置和待测区域等信息输入爬壁车信息处理系统；

第二步，信息处理系统将计算的路径规划和检测所分的区域发送给爬壁车的控制系统；

第三步，所述控制系统控制动力模块实现爬壁车的移动和转向，所述控制系统配合吸附模块控制涵道风扇转速，使爬壁车能够在壁面上运作，所述控制系统配合检测模块控制超声检测探头通过横向滑块在检测模块滑轨上横向移动，所述控制系统配合检测模块控制超声检测探头通过竖向滑动轴转动和上下移动，所述控制系统配合检测模块控制超声检测探头在竖向滑动轴下方通过转轴前后摆动从而对待测物体进行探伤，同时检测模块的视觉传感器和惯性传感器将待测物体表面路况和车体姿态信息回馈给控制系统；

第四步，所述检测模块的超声检测组将待测物体内部超声回波信息传输给爬壁车信息处理系统；

第五步，所述信息处理系统对超声回波信息分析处理后输出待测物体内部缺陷的位置及类型。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

(1)本发明通过所述吸附模块利用风扇叶一和二在爬壁车车体下方产生负压从而使爬壁车可以在壁面上移动，风扇叶一和二产生负压对物体表面要求度低，使爬壁车可以在多种物体表面工作。

(2)所述吸附模块所包含的前后气道与气道压力翼配合将风扇叶一和二排出的高速气流再次利用，高速气流经过气道压力翼由于气道压力翼上下表面气流速度不同从而产生向下的压力，压力作用于前后气道压力翼上进而作用于爬壁车上，使爬壁车更牢固的吸附在壁面上同时，也降低了涵道风扇的荷载使爬壁车更节能。

(3)所述控制系统控制吸附模块使爬壁车以最低能耗吸附在待测物体表面，所提供的用于超声探伤的爬壁车整体结构简单，适用范围广，且操作方式简单，可解放劳动力，对待测物体实现高效率的超声探伤。

附图说明

图1为本发明实施例中的一种用于超声探伤的爬壁车上视轴测图。

图2为本发明实施例中的一种用于超声探伤的爬壁车下视轴测图。

图3为本发明实施例中的一种用于超声探伤的爬壁车爆炸图。

图4为本发明实施例中的一种用于超声探伤的爬壁车车体图。

图5为本发明实施例中的一种用于超声探伤的爬壁车动力模块图。

图6为本发明实施例中的一种用于超声探伤的爬壁车吸附模块俯视图。

图7为图6用于超声探伤的爬壁车吸附模块的A—A剖视图。

图8为本发明实施例中的一种用于超声探伤的爬壁车吸附模块爆炸图。

图9为本发明实施例中的一种用于超声探伤的爬壁车检测模块图。

图10为本发明实施例中的一种用于超声探伤的爬壁车控制系统图。

图11为本发明实施例中的一种用于超声探伤的爬壁车运行流程图。

附图标记注释：1-爬壁车车体、2-动力模块、3-吸附模块、4-检测模块、5-控制系统、6-车壳、7-车体上底板、8-车体下底板、9-车体支撑柱、17-检测模块滑轨、18-马达、19-动力输出齿轮、20-前轮传动轴、21-中间传动齿轴、22-后轮传动轴、23-转向器、24-万向轴、25-轮轴固定块一、27-轮轴固定块二、29-前轮、31-后轮、33-前吸附组、34-后吸附组、35-后气道、36-前气道、37-后气道压力翼、38-前气道压力翼、39-涵道风扇上盖一、40-涵道风扇上盖二、41-涵道风扇外壳一、42-涵道风扇外壳二、43-风扇叶一、44-风扇叶二、45-视觉传感器、46-横向滑块、47-竖向滑动轴、48-超声检测探头、49-惯性传感器、50-滑块卡槽、51-单片微控制器、52-电源。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的目的是提供一种用于超声探伤的爬壁车及超声探伤方法，以解决现有技术存在的问题，使超声探伤爬壁车结构简单，成本低，且适用范围广。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

作为本发明的一种实施例，请参阅图1至图3、图6至图8，一种用于超声探伤的爬壁车，包括爬壁车车体1、动力模块2、吸附模块3、检测模块4和控制系统5，所述吸附模块3包括前吸附组33和后吸附组34；

所述前吸附组33包括前气道36、前气道压力翼38、涵道风扇上盖二40、涵道风扇外壳二42和风扇叶二44，所述前气道压力翼38固定于前气道36的上气道口但未超出气道口，所述前气道36下气道口与涵道风扇外壳二42上端外圈口连接，所述涵道风扇上盖二40与涵道风扇外壳二42上端内圈口连接，所述风扇叶二44位于涵道风扇外壳二42内部，且与涵道风扇外壳二42内部设有的电机连接，所述涵道风扇外壳二42与所述爬壁车车体1连接；

后吸附组34包括后气道35、后气道压力翼37、涵道风扇上盖一39、涵道风扇外壳一41和风扇叶一43，所述后气道压力翼37固定于后气道35的上气道口但未超出气道口，所述后气道35下气道口与涵道风扇外壳一41上端外圈口连接，所述涵道风扇上盖一39与涵道风扇外壳一41内圈口连接，所述风扇叶一43位于涵道风扇外壳一41内部，且与涵道风扇外壳一41内部设有的电机连接，所述涵道风扇外壳一41与所述爬壁车车体1连接。

所述前气道36、后气道35与前气道压力翼38、后气道压力翼37配合将风扇叶一43、风扇叶二44排出的高速气流再次利用，高速气流经过前气道压力翼38、后气道压力翼37由于前气道压力翼38、后气道压力翼37上下表面气流速度不同从而产生向下的压力，压力作用于前气道压力翼38、后气道压力翼37上进而作用于爬壁车上，使爬壁车更牢固的吸附在壁面上同时，也降低了风扇叶一43、风扇叶二44的荷载使爬壁车更节能。

作为本发明的一种实施例，请参阅图1和图4，所述爬壁车车体1包括车壳6、车体上底板7、车体下底板8、车体支撑柱9及检测模块滑轨17，所述车体上底板7与车体下底板8通过车体支撑柱9连接在一起，所述检测模块滑轨17固定于车体下底板8上，所述涵道风扇外壳二42位于车前端固定在车体上底板7和车体下底板8之间，所述涵道风扇外壳一41位于车后端固定在车体上底板7和车体下底板8之间。

作为本发明的一种实施例，请参阅图5，所述动力模块2包括马达18、动力输出齿轮19、前轮传动轴20、中间传动齿轴21、后轮传动轴22、转向器23、万向轴24、轮轴固定块一25、轮轴固定块二27、前轮29和后轮31，所述马达18上端面固定于车体上底板7下方，所述马达18与动力输出齿轮19连接，所述动力输出齿轮19与前轮传动轴20连接，所述前轮传动轴20与所述中间传动齿轴21连接，所述中间传动齿轴21与后轮传动轴22连接，所述马达18动力通过动力输出齿轮19输出，所述动力输出齿轮19所输出的动力通过前轮传动轴20传动给前轮29和中间传动齿轴21，进一步，通过中间传动齿轴21传动给后轮传动轴22，所述后轮传动轴22传动给后轮31，所述前轮29直接固定连接于前轮传动轴20，所述前轮29通过前轮传动轴20实现爬壁车的移动，所述前轮传动轴20通过轮轴固定块一25固定于车体下底板8上方，所述后轮31通过转向器23和万向轴24连接于后轮传动轴22，所述后轮传动轴22通过轮轴固定块二27固定于车体下底板8上方，所述后轮31通过后轮传动轴22、转向器23和万向轴24实现爬壁车的移动和转向。

作为本发明的一种实施例，请参阅图9，所述检测模块4包括视觉传感器45、惯性传感器49、超声检测探头48、竖向滑动轴47和横向滑块46，所述视觉传感器45固定于车壳6前端，所述惯性传感器49固定在车体上底板7上面，所述超声检测探头48与竖向滑动轴47下端通过转轴连接，所述竖向滑动轴47连接在横向滑块46中间设有的竖向滑道中，所述横向滑块46通过滑块卡槽50与检测模块滑轨17连接。

作为本发明的一种实施例，请参阅图10，所述控制系统5包括单片微控制器51和电源52，所述单片微控制器51和电源52固定于车体上底板7上面，所述电源为锂电池。

作为本发明的一种实施例，请参阅图11，本发明所提供了一种基于所述用于超声探伤的爬壁车的超声探伤方法，包括以下步骤：

第一步，工作人员通过区域扫描装置扫描待测物体，将待测物体空间位置和待测区域等信息输入爬壁车信息处理系统。

第二步，信息处理系统将计算的路径规划和检测所分的区域发送给爬壁车的控制系统5。

第三步，所述控制系统5控制动力模块2实现爬壁车的移动和转向，所述控制系统5配合吸附模块3控制涵道风扇转速，使爬壁车能够在壁面上运作，所述控制系统5配合检测模块4控制超声检测探头48通过横向滑块46在检测模块滑轨17上横向移动，所述控制系统5配合检测模块4控制超声检测探头48通过竖向滑动轴47转动和上下移动，所述控制系统5配合检测模块4控制超声检测探头48在竖向滑动轴47下方通过转轴前后摆动从而对待测物体进行探伤，同时检测模块4的视觉传感器45和惯性传感器49将待测物体表面路况和车体姿态信息回馈给控制系统5。

第四步，所述检测模块4的超声检测组将待测物体内部超声回波信息传输给爬壁车信息处理系统。

第五步，信息处理系统对超声回波信息分析处理后输出待测物体内部缺陷的位置及类型。

上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种用于超声探伤的爬壁车，其特征在于，包括爬壁车车体、动力模块、吸附模块、检测模块和控制系统，所述吸附模块包括前吸附组和后吸附组；

所述前吸附组包括前气道、前气道压力翼、涵道风扇上盖二、涵道风扇外壳二和风扇叶二，所述前气道压力翼固定于前气道的上气道口但未超出气道口，所述前气道下气道口与涵道风扇外壳二上端外圈口连接，所述涵道风扇上盖二与涵道风扇外壳二上端内圈口连接，所述风扇叶二位于涵道风扇外壳二内部，且与涵道风扇外壳二内部设有的电机连接，所述涵道风扇外壳二与所述爬壁车车体连接；

所述后吸附组包括后气道、后气道压力翼、涵道风扇上盖一、涵道风扇外壳一和风扇叶一，所述后气道压力翼固定于后气道的上气道口但未超出气道口，所述后气道下气道口与涵道风扇外壳一上端外圈口连接，所述涵道风扇上盖一与涵道风扇外壳一内圈口连接，所述风扇叶一位于涵道风扇外壳一内部，且与涵道风扇外壳一内部设有的电机连接，所述涵道风扇外壳一与所述爬壁车车体连接；

所述吸附模块所包含的前后气道与气道压力翼配合将风扇叶一和二排出的高速气流再次利用，高速气流经过气道压力翼由于气道压力翼上下表面气流速度不同从而产生向下的压力，压力作用于前后气道压力翼上进而作用于爬壁车上，使爬壁车更牢固的吸附在壁面上同时，也降低了涵道风扇的荷载使爬壁车更节能。

2.根据权利要求1所述的一种用于超声探伤的爬壁车，其特征在于，所述爬壁车车体包括车壳、车体上底板、车体下底板、车体支撑柱及检测模块滑轨，所述车体上底板与车体下底板通过车体支撑柱连接在一起，所述检测模块滑轨固定于车体下底板上，所述涵道风扇外壳二位于车前端固定在车体上底板和车体下底板之间，所述涵道风扇外壳一位于车后端固定在车体上底板和车体下底板之间。

3.根据权利要求2所述的一种用于超声探伤的爬壁车，其特征在于，所述动力模块包括马达、动力输出齿轮、前轮传动轴、中间传动齿轴、后轮传动轴、转向器、万向轴、轮轴固定块一、轮轴固定块二、前轮和后轮，所述马达上端面固定于车体上底板下方，所述马达与动力输出齿轮连接，所述动力输出齿轮与前轮传动轴连接，所述前轮传动轴与所述中间传动齿轴连接，所述中间传动齿轴与后轮传动轴连接，所述前轮直接固定连接于前轮传动轴，所述前轮传动轴通过轮轴固定块一固定于车体下底板上方，所述后轮通过转向器和万向轴连接于后轮传动轴，所述后轮传动轴通过轮轴固定块二固定于车体下底板上方。

4.根据权利要求3所述的一种用于超声探伤的爬壁车，其特征在于，所述检测模块包括视觉传感器、惯性传感器、超声检测探头、竖向滑动轴和横向滑块，所述视觉传感器固定于车壳前端，所述惯性传感器固定在车体上底板上面，所述超声检测探头与竖向滑动轴下端通过转轴连接，所述竖向滑动轴连接在横向滑块中间设有的竖向滑道中，所述横向滑块通过滑块卡槽与检测模块滑轨连接。

5.根据权利要求4所述的一种用于超声探伤的爬壁车，其特征在于，所述控制系统包括单片微控制器和电源，所述单片微控制器和电源固定于车体上底板上面。

6.一种基于如权利要求5所述的一种用于超声探伤的爬壁车的超声探伤方法，其特征在于，包括以下步骤：

第一步，工作人员通过区域扫描装置扫描待测物体，将待测物体空间位置和待测区域信息输入爬壁车信息处理系统；

第二步，信息处理系统将计算的路径规划和检测所分的区域发送给爬壁车的控制系统；

第三步，所述控制系统控制动力模块实现爬壁车的移动和转向，所述控制系统配合吸附模块控制涵道风扇转速，使爬壁车能够在壁面上运作，所述控制系统配合检测模块控制超声检测探头通过横向滑块在检测模块滑轨上横向移动，所述控制系统配合检测模块控制超声检测探头通过竖向滑动轴转动和上下移动，所述控制系统配合检测模块控制超声检测探头在竖向滑动轴下方通过转轴前后摆动从而对待测物体进行探伤，同时检测模块的视觉传感器和惯性传感器将待测物体表面路况和车体姿态信息回馈给控制系统；

第四步，所述检测模块的超声检测探头将待测物体内部超声回波信息传输给爬壁车信息处理系统；

第五步，所述信息处理系统对超声回波信息分析处理后输出待测物体内部缺陷的位置及类型。

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